André Pinto Morais
Título
ANÁLISE NUMÉRICA VIA MEF DE VIGAS MISTAS AÇO E CONCRETO COM LAJES ALVEOLARES
Resumo
Apesar de bastante difundido no país, tendo em vista suas vantagens construtivas e econômicas, o projeto e a construção de estruturas mistas de aço e concreto com emprego de perfis laminados e lajes alveolares em concreto pré-moldado não foram diretamente contemplados na revisão da norma brasileira ABNT NBR 8800:2008. Neste contexto, o presente trabalho traz resultados de uma pesquisa numérica-computacional sobre o comportamento estrutural e dimensionamento desta tipologia sob flexão simples. As análises desenvolvidas foram realizadas com auxílio de programa comercial de elementos finitos, combinando diferentes elementos, a saber: (i) planos de casca para simular o perfil metálico, (ii) sólidos tridimensionais para representação da laje alveolar e (iii) elementos de barra para simular os conectores de cisalhamento e armaduras. As análises consideram a influência da não linearidade no comportamento para estimativas de resistência e colapso das vigas mistas. Os resultados obtidos são validados com resultados experimentais decorrentes de testes realizados no Laboratório de Estruturas e Materiais do Programa de Engenharia Civil da COPPE, permitindo-se inferir sobre a adequação do modelo para aplicação a outras tipologias deste sistema construtivo. A melhora dos valores comparados deu-se pela estratégia de modelagem detalhada e individual de cada elemento de uma maneira representativa e consistente de modo a evitar instabilidades numéricas. A consideração de elementos lineares nos conectores foi fundamental para melhora dos resultados, uma vez que permitiu ao modelo a entrada na fase plástica do ensaio.
Abstract
In spite of being widely diffused in the country, in view of its constructive and economic advantages, the design and construction of composite steel and concrete structures using laminated profiles and precast hollow core slabs were not directly contemplated in the revision of the Brazilian standard ABNT NBR 8800: 2008. In this context, the present work brings results of a numerical-computational research on the structural behavior of this typology under simple bending. The analyzes were performed using a commercial finite element program, combining different elements, namely: (i) shell plans to simulate the metal profile, (ii) three-dimensional solids for the representation of the hollow core slabs and (iii) bar to simulate the shear connectors and reinforcement. The analyzes consider the geometric and nonlinear behavior of the materials (physical) for estimation of strength and collapse of the composite beams. The results obtained are critically validated according to the experimental results of the tests carried out at LABEST / COPPE / UFRJ, allowing us to infer about the suitability of the model for application to other typologies of this constructive system. . The improvement of the values compared was given by the strategy of detailed and individual modeling of each elements in a representative and consistent way in order to avoid numerical instabilities. The consideration of linear elements in the connectors was fundamental to improve the results since it allowed the model to enter the plastic phase of the test.
